CN114271110A - 一种利用自然冷源的粮仓内环流补冷*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用自然冷源的粮仓内环流补冷***，利用土壤作为冷源，利用埋地水管换热器进行载冷剂‑土环境热交换；冬季载冷剂在冷却塔中被室外空气冷却，然后进入埋地水管换热器将冷量传递给埋管周围的土壤，从而实现将自然冷量储存在土壤之中的目的；夏季温度相对较高的载冷剂向埋管周围蓄冷土壤放热后温度降低，然后流入载冷剂内环流换热箱与内环流送风进行换热降温，处理好后的冷气送入仓房上部空间，并下行穿过粮堆，使内环流***和粮堆形成一个闭合环流回路，达到调节仓温和表层粮温的作用，在部分地区粮仓冷芯不足的情况下仍可通过内环流实现全年低温或准低温储粮。
Description
技术领域
本发明属于粮油仓储领域，尤其是一种利用自然冷源的粮仓内环流补冷***。
背景技术
低温储粮是目前公认经济、实用、有效的绿色储粮技术之一，通过低温储粮技术可以将粮堆温度控制在一定的范围内，可以最大限度地保障粮食安全，获得最大的经济效益。近年来，许多新控温技术得到了发展，其中空调控温和内环流控温技术应用最为广泛，内环流控温储粮技术的出现，为高大平房仓实现准低温储粮、提高绿色储粮技术水平提供了新的选择。内环流控温储粮技术是通过环流***将通风***和粮堆组成一个回路，将粮堆中低温空气通过保温环流管道送入仓内空间，通过控制仓温间接影响降低表层粮温，既解决了粮堆“冷芯热皮”的困扰，又充分利用了粮堆冷源，从而实现储粮安全度夏、延缓品质劣变的目的。
当前，内环流控温储粮技术存在以下问题：(1)因气候条件影响，内环流控温技术在南方地区使用受限，大部分粮库还是以空调控温技术为主，导致能耗过高；(2)北方地区结合环流***和通风***释放粮堆“冷芯”储存的冷源，在春季可以实现控温储粮，但因冷源储存量的不确定性无法保证过夏时的全程使用；(3)同时储粮总体积较小，粮堆内形成的冷芯较小，仓房气密性不好，与外界热交换频繁，冬季蓄冷后靠自身温度不能实现全年低温或准低温储粮。即在应用内环流***过程中经常出现冷芯不足的情况。
经过多年的探索研究，粮食仓储工作者对粮食的储藏提出了“高质量、高效益、低能耗、低污染”的总体要求。结合粮食储藏环境调控存在的问题，维持粮食“低温、准低温”的环境需求，采取的措施包括：(1)采取机械通风技术，利用风机产生的压力将外界低温的空气送入粮堆，促使粮堆内外气体进行热交换，降低粮堆的温度，主要采用轴流风机降温、空调降温、谷冷机降温等方式，如专利《一种粮仓专用空调》(专利申请号：202022204220.X)、专利《一种移动式谷物冷却机》(专利申请号：202020811578.6)，但存在通风时间长、耗能大、粮食水分损失严重等弊端。(2)采取内环流控温储粮技术，将经过秋冬季降温后的粮堆冷芯，在夏季高温时通过风机由保温风管送到粮面上方，实现粮仓内部的空气环流，从而使粮堆温度均匀，实现准低温储粮，部分区域可实现低温储粮。如专利《内环流控温减损储粮***》(专利申请号：201520449024.5)、专利《内环流低温储粮***及方法》(专利申请号：201710418960.3)都提出了使用内环流来解决粮堆温度过高的问题，但因为地理位置、环境条件的影响，无法确保“冷芯”能够储存足够的冷源。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种利用自然冷源的粮仓内环流补冷***。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种利用自然冷源的粮仓内环流补冷***，包括埋地水管换热器、冷却塔、载冷剂内环流换热箱、环流风机、换热器和空调；
所述埋地水管换热器安装在粮仓底部土壤中，所述冷却塔与埋地水管换热器相连，所述埋地水管换热器与换热器的热侧入口相连，所述换热器的热侧出口与载冷剂内环流换热箱的冷侧入口相连，所述换热器的冷侧与空调相连，所述载冷剂内环流换热箱的冷侧出口与埋地水管换热器相连，所述载冷剂内环流换热箱的热侧入口与环流风机相连，所述载冷剂内环流换热箱的热侧出口通入粮仓内。
进一步的，所述埋地水管换热器设置为U形，周围设置有隔热层。
进一步的，所述埋地水管换热器通过载冷剂管道与冷却塔相连。
进一步的，所述埋地水管换热器与冷却塔之间的管道上设置有第一阀门。
进一步的，所述埋地水管换热器与第一阀门之间的管道上设置有水泵。
进一步的，所述埋地水管换热器与载冷剂内环流换热箱之间的管道上设置有第二阀门。
进一步的，所述载冷剂内环流换热箱的热侧入口通过保温管与环流风机相连。
进一步的，所述载冷剂管道中的载冷剂为乙二醇水溶液。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明利用地下土壤温度不受室外温度波动，常年温度一致且稳定在17-18℃这一特点，以冬季室外自然低温空气作为冷源，通过冷却塔降低地下埋管内载冷剂的温度，土壤作为蓄冷储存装置，通过地下埋地水管换热器将冷量储存在土壤之中，到了夏季再将其取出作为内环流通风的补冷。与传统机械制冷相比，该***耗能部件仅为输送流体的机械设备(水泵和风机)，因此，其性能系数很大；不使用制冷工质，对环境零污染；结构简单，省去了耗资较多的制冷设备；由于换热器、蓄冷装置都在地下，***运行平稳，构造简单；由于地下埋管的使用寿命较长，可达几十年，如果将初投资折算到每一年上，***的年投资成本较低，同时较大的性能系数使其运行费用很低，大大缩短了***回收周期；该***为粮仓内环流的补冷措施提出了一个新的解决方案。同时，不受气候条件的影响，部分地区暖冬带来的粮堆内部冷量不足的问题得到解决。
进一步的，分为冬季蓄冷模式和夏季释冷模式，利用土壤作为蓄冷介质，仓外冷却塔收集自然空气中的冷量，乙二醇水溶液作为载冷剂，通过U形埋管将冷量储存在土壤中，储存在土壤里的冷量可以在夏季对内环流***进行补冷。
进一步的，区别于土壤源热泵***，采用土壤冷源直接供冷，无需利用热泵，节约了电能。
进一步的，隔热材料包围埋地水管换热器，减少夏季换热器和周围自然土壤发生热交换导致的***冷量损失。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的总体结构示意图。
其中：1-埋地水管换热器，2-载冷剂管道，3-第一阀门，4-水泵，5-冷却塔，6-隔热层，7-第二阀门，8-载冷剂内环流换热箱，9-保温管，10-环流风机，11-换热器，12-空调。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明一种利用自然冷源的粮仓内环流补冷***，包括1-埋地水管换热器；2-载冷剂管道；3-第一阀门；4-水泵；5-冷却塔；6-隔热层；7-第二阀门；8-载冷剂内环流换热箱；9-保温管；10-环流风机；11-换热器；12-空调。埋地水管换热器1安装在粮仓底部土壤中，经过阀门与冷却塔5及换热器11连接，冬季管中的载冷剂吸收流经冷却塔吸收空气中的冷量回到土壤中，对土壤进行蓄冷，夏季土壤中的冷量通过载冷剂流向载冷剂内环流换热箱8进行冷量传输；冬季，第一阀门3打开，载冷剂管道2中装满载冷剂乙二醇水溶液，先后通过水泵4，第一阀门3，进入冷却塔5，水泵4为载冷剂液体的输送提供动力，冷却塔5将室外低温空气作为冷源用于蓄冷；夏季第二阀门7打开，载冷剂依次流过换热器11和载冷剂内环流换热箱8；换热器11和空调12相连，考虑到部分地区夏季出现的持续极端高温，用于对载冷剂的二次降温；载冷剂内环流换热箱8用于低温载冷剂和粮堆中抽出的回风换热，降低送入粮仓内气流的温度；保温管9分别和载冷剂内环流换热箱8、环流风机10相连，构成完整的内环流***，环流风机10用于抽出粮堆中下部的干冷空气，经过保温管9送入载冷剂内环流换热箱8进行冷量补充，处理好后的低温空气进入粮仓上部空间，形成一个闭合环流回路，达到调节仓温和表层粮温的作用，同时降低仓湿实现控温储粮。
本发明的工作过程：
***运行时：按照运行功能的不同，将***工况分为冬季蓄冷模式和夏季释冷模式。冬季蓄冷模式：第二阀门7关闭，其余阀门开启，乙二醇水溶液作为载冷剂在冷却塔中被室外空气冷却，然后进入埋地水管换热器1，载冷剂在管内流动，将冷量传递给埋管周围的土壤，从而实现将自然冷量储存在土壤之中的目的，温度升高后的载冷剂再经过冷却塔5中被室外空气冷却、降温，完成整个循环。在夏春秋季节，第一阀门3关闭，蓄冷***关闭。夏季释冷模式：第一阀门3关闭，其余阀门开启，温度相对土壤较高的载冷剂在埋地水管换热器1中流动，向埋管周围蓄冷土壤放热后温度降低，然后流入载冷剂内环流换热箱8，冷却环流风机10抽出的冷芯中相对载冷剂温度较高的气体经过保温管道9也进入载冷剂内环流换热箱8中进行换热降温，处理好后的冷气送入仓房上部空间，并下行穿过粮堆，使内环流***和粮堆形成一个闭合环流回路。温度升高后的载冷剂再进入埋地水管换热器1换热、降温，完成整个循环。释冷结束后，土壤温度基本得到恢复，第二年冬天继续蓄冷，夏季取冷，保证***的可持续运行。此外，由于部分地区地理环境的特殊性，在夏季某时间段会出现持续性极端高温，在该地区增加换热器11和空调12，载冷剂流向载冷剂内环流换热箱8的途中经过换热器11，通过空调进行再次强制降温，以保证全年低温或准低温储粮。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种利用自然冷源的粮仓内环流补冷***，其特征在于，包括埋地水管换热器(1)、冷却塔(5)、载冷剂内环流换热箱(8)、环流风机(10)、换热器(11)和空调(12)；
所述埋地水管换热器(1)安装在粮仓底部土壤中，所述冷却塔(5)与埋地水管换热器(1)相连，所述埋地水管换热器(1)与换热器(11)的热侧入口相连，所述换热器(11)的热侧出口与载冷剂内环流换热箱(8)的冷侧入口相连，所述换热器(11)的冷侧与空调(12)相连，所述载冷剂内环流换热箱(8)的冷侧出口与埋地水管换热器(1)相连，所述载冷剂内环流换热箱(8)的热侧入口与环流风机(10)相连，所述载冷剂内环流换热箱(8)的热侧出口通入粮仓内。
2.根据权利要求1所述的一种利用自然冷源的粮仓内环流补冷***，其特征在于，所述埋地水管换热器(1)设置为U形，周围设置有隔热层(6)。
3.根据权利要求1所述的一种利用自然冷源的粮仓内环流补冷***，其特征在于，所述埋地水管换热器(1)通过载冷剂管道(2)与冷却塔(5)相连。
4.根据权利要求1所述的一种利用自然冷源的粮仓内环流补冷***，其特征在于，所述埋地水管换热器(1)与冷却塔(5)之间的管道上设置有第一阀门(3)。
5.根据权利要求1所述的一种利用自然冷源的粮仓内环流补冷***，其特征在于，所述埋地水管换热器(1)与第一阀门(3)之间的管道上设置有水泵(4)。
6.根据权利要求1所述的一种利用自然冷源的粮仓内环流补冷***，其特征在于，所述埋地水管换热器(1)与载冷剂内环流换热箱(8)之间的管道上设置有第二阀门(7)。
7.根据权利要求1所述的一种利用自然冷源的粮仓内环流补冷***，其特征在于，所述载冷剂内环流换热箱(8)的热侧入口通过保温管(9)与环流风机(10)相连。
8.根据权利要求3所述的一种利用自然冷源的粮仓内环流补冷***，其特征在于，所述载冷剂管道(2)中的载冷剂为乙二醇水溶液。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220405 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |